プラズマ成形

トカマクやステラレータで生成されるような磁気閉じ込め核融合プラズマは、典型的な形状を特徴とします。プラズマ成形は、このような装置におけるプラズマ形状の研究であり、 ITERなどの次世代核融合装置では特に重要です。この形状はプラズマの性能を部分的に左右します。特にトカマクは軸対称装置であるため、プラズマの形状をその断面積で完全に定義できます。

初期の核融合炉の設計では、設計と理解が容易であるという理由から、断面が円形になる傾向がありました。一般的に、トカマクやほとんどのステラレータのようなトロイダルレイアウトを使用する核融合装置は、磁場を配置してプラズマ内のイオンと電子が高速でトーラスの周りを移動するようにします。しかし、プラズマ領域の外側の経路の円周は内側の経路の円周よりも長いため、プラズマの安定性を乱すいくつかの影響が生じました。

1960 年代には、これらの問題に対処するためにさまざまな方法が使用されました。一般的には、複数の磁場を組み合わせて、装置内の正味の磁場をらせん状にねじる方法が使用されました。これらの線に沿ってイオンと電子がプラズマの内側に移動し、その後外側に移動してプラズマを混合し、最も顕著な不安定性のいくつかを抑制しました。

1980年代には、この方向でのさらなる研究により、外部電流搬送コイルを使用して線をらせん状だけでなく非対称にすることで、さらなる進歩が可能であることが実証されました。これにより、C型およびD型のプラズマ体積を使用した一連の実験が行われました。^{[引用が必要]}。

1 個 (または複数個) の成形コイルの電流を十分に高くすることで、1 個 (または複数個) の「X ポイント」を作成できます。X ポイントは、ポロイダル磁場がゼロになる空間内のポイントとして定義されます。X ポイントと交差する磁束面はセパラトリックスと呼ばれ、この面の外側にある磁束面はすべて制限されていないため、セパラトリックスは最後の閉じた磁束面 (LCFS) を定義します。以前は、LCFS はプラズマに物質リミッターを挿入することで確立され、これによりプラズマの温度と電位 (およびその他の量) がリミッターと同じになるように固定されていました。LCFS から逃れたプラズマは、優先方向を持たずに逃げるため、機器を損傷する可能性があります。X ポイントとセパラトリックスを確立することで、プラズマの端が容器の壁から切り離され、排出された熱とプラズマ粒子は、X ポイント付近の容器の既知の領域に優先的に方向転換されます。

上下対称性を持つプラズマの単純なケースでは、プラズマ断面積は4つのパラメータの組み合わせで定義されます。^{[引用が必要]}

• プラズマの伸長、、ここで はプラズマの小半径、 は赤道面から測定されたプラズマの高さ、${\displaystyle \kappa ={b \over a}}$${\displaystyle a}$${\displaystyle b}$
• プラズマの三角度は、プラズマの主半径とX点との間の水平距離として定義され、${\displaystyle \delta }$${\displaystyle R}$
• 低磁場側における水平とプラズマ最終閉磁束面（LCFS）との間の角度、
• 高磁場側における水平とプラズマ最終閉磁束面 (LCFS) の間の角度。

一般的に（上下対称性はないが）、上三角形と下三角形が存在する可能性がある。^[1]

トカマクは負の三角形を持つことがある。^{[2] [3]}

• 三角形 - 図とソース付き
• 楕円率 - 図と出典付き